JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

This protocol describes the complementary neuroimaging techniques of resting state structural connectivity, task-induced deactivation, and structural connectivity analyses to examine the default network in post-traumatic stress disorder. The use of synergistic methods could potentially lead to improved diagnostics and assessments of severity, outcome, and other relevant clinical factors.

Abstract

يمكن مكملة تقنيات تصوير الأعصاب الهيكلية والوظيفية المستخدمة لدراسة وضع الشبكة الافتراضي (DMN) يحتمل تحسين عمليات تقييم شدة المرض النفسي وتوفير صلاحية إضافية لعملية التشخيص السريري. تشير الأبحاث الأخيرة أن عمليات تصوير الأعصاب DMN قد تعطلت في عدد من الأمراض المرتبطة بالتوتر النفسي، مثل اضطراب ما بعد الصدمة (PTSD).

على الرغم من أن وظائف محددة DMN تبقى قيد التحقيق، ويعتقد عموما أن تشارك في التأمل والمعالجة الذاتية. في الأفراد الأصحاء فإنه يسلك أكبر نشاط خلال فترات الراحة، مع قلة النشاط، لاحظ كما التعطيل، أثناء المهام الإدراكية، على سبيل المثال، الذاكرة العاملة. تتكون هذه الشبكة من القشرة قبل الجبهية الإنسي، الخلفية القشرة الحزامية / precuneus، قشرات الجدارية الجانبية وسطي المناطق الزمنية.

متعددة imagi الوظيفية والهيكليةوقد وضعت مناهج لدراسة نانوغرام DMN. هذه فرصة غير مسبوقة لتعزيز فهم وظيفة والخلل في هذه الشبكة. النهج العملية، مثل تقييم يستريح اتصال الدولة والتعطيل الناجم عن المهمة، لديها إمكانات ممتازة لتحديد عصبي المستهدفة وneuroaffective (الوظيفية) علامات التشخيص وشدة المرض قد يشير إلى والتشخيص مع زيادة دقة أو خصوصية. النهج الهيكلي، مثل تقييم قياس الأشكال والاتصال، قد توفر علامات فريدة من المسببات والنتائج على المدى الطويل. جنبا إلى جنب، والأساليب الفنية والهيكلية توفير مناهج قوية المتعدد الوسائط، مكملة والتآزر لتطوير صالحة الظواهر التصوير القائم على DMN في ظروف النفسية المرتبطة بالتوتر. ويهدف هذا البروتوكول إلى دمج هذه الأساليب لتحقيق هيكل DMN وظيفة في اضطراب ما بعد الصدمة، فيما النتائج على شدة المرض والعوامل السريرية ذات الصلة.

Introduction

تصوير الأعصاب يمثل أداة ذات إمكانات غير مسبوقة لدراسة تشخيصية صحة، وشدة المرض، prognostics والاستجابة للعلاج في الطب النفسي العصبي. وهناك مجموعة واسعة من تقنيات تصوير الأعصاب التكميلية متاحة الآن لتوصيف بنية ووظيفة الدماغ النظم الأساسية، والمساعدة في تحديد الظواهر تصوير الأعصاب في السكان النفسية. من هذه الأنظمة، تلقت شبكة الوضع الافتراضي (DMN) قدرا كبيرا من الاهتمام في الأدب علم الأعصاب الإدراكي والسريرية على مدى العقد الماضي.

وDMN هو ما يسمى ب "شبكة يستريح الدولة" الذي يتضمن قشرة الفص الجبهي الأنسي (MPFC) كما العقدة الأمامية الرئيسية، الخلفي القشرة الحزامية / precuneus (PCC)، وعقدة الخلفي حيث المبدأ، جنبا إلى جنب مع القشور الجداري السفلي الأطراف و المناطق الزمنية وسطي. أنها سمة أساسية من سمات هذه الشبكة هو أنه يسلك أعلى نشاطها خلال فترات الراحة، مبادرة الخوذ البيضاءيحدث حين الفصل المواضيع مستيقظا ويقظة ولكن لم يشارك في مهمة محددة؛ وقد صاغ هذا النشاط الدولة يستريح "الوضع الافتراضي" وظائف المخ 1. يستريح النشاط الدولة في DMN هو أيضا متزامنة للغاية، والذي يوصف بأنه يستريح اتصال وظيفية الدولة. ميزة رئيسية أخرى من DMN هو أنه يوضح النشاط تقلص خلال فترات تزايد المطالب المعرفية الخارجية، الذي يحتفل به كما التعطيل الناجم عن المهمة خلال تصوير الأعصاب وظيفية نماذج 2،3. هو الافتراض بأن هناك حاجة إلى التوازن بين الداخلية (أي حالة الراحة) والخارجية (أي نشاط متعلق المهمة) مطالب للحفاظ على الدماغ صحية تعمل 3-5.

توفر الأقسام التالية لمحة موجزة عن ثلاث طرق لدراسة DMN: اتصال وظيفية والتعطيل المرتبطة المهمة، يليها الربط الهيكلي. هذه الطرق الثلاث هي تنازلياribed الطرق مكملة لتوصيف هذه الشبكة في العينات السريرية، مثل المرضى الذين يعانون من اضطراب ما بعد الصدمة النفسية والظروف ذات الصلة.

يستريح الدولة DMN الربط الوظيفي

يستريح اتصال وظيفية الدولة في الآونة الأخيرة أصبحت نهج مشترك المستخدمة لتقييم أنماط من وظائف المخ الأساسية في غياب المطالب المهمة. اتصال وظيفية هو المنهج التحليلي يحدد مقدار التماسك، أو درجة التزامن في التابع (BOLD) إشارة مستوى الأكسجين في الدم مع مرور الوقت، وعبر مناطق الدماغ المختلفة. وهناك مجموعة متزايدة من الأدبيات البحثية تشير إلى أن أنماط نموذجية من الاتصال DMN يجوز تغيير في السريرية والسكان المعرضين للخطر، وخاصة تلك التي مع التعرض السابقة للإجهاد كبير أو الصدمة. وقد انخفضت النتيجة الأكثر شيوعا DMN يستريح اتصال وظيفية الدولة المرتبطة اضطراب ما بعد الصدمة 6. هذا الربط قد تقلص هفالبريد التطبيقات السريرية المباشرة، كما انخفضت الاتصال DMN قد يكون التنبؤية لأولئك الذين قد تتطور اضطراب ما بعد الصدمة بعد الضغوطات الحادة 7. ويمكن تفسير تناقص DMN اتصال وظيفية في عدة طرق، والأكثر شيوعا أنه يعكس ضعف التواصل بين مناطق المخ المشاركة في المعالجة الحاسمة الذاتي، مما قد يؤدي إلى عدم القدرة على إعادة تخصيص الموارد الداخلية من خط الأساس معالجة DMN لمطالب خارجية. هذا تعطيل الشبكة قد يفسر الأعراض السريرية الأساسية من الاضطرابات النفسية مثل اضطراب ما بعد الصدمة وغيرها من الشروط المرتبطة بالتوتر النفسي 8. مزيد من التحقيق في مسببات هذه الاضطرابات هو مجال هام للبحوث في المستقبل.

من منظور أعم، تشمل مزايا دراسة الربط الوظيفي للDMN تنفيذ سهلة نسبيا وقوية من نمط يستريح اتصال وظيفية في الدولة الاصحاء الذي يسمح للمقارنة موثوقة 9،10 . لذلك، هذا الأسلوب لديه القدرة على أن توضع إلى تنفيذها بسهولة وقوية العلامات البيولوجية تصوير الأعصاب من الإجهاد المرتبطة الاضطرابات النفسية التي يبلغ كيفية عمل الدماغ في حالة عدم وجود مطالب مهمة معينة في الأشخاص الذين يعانون اضطراب ما بعد الصدمة والظروف النفسية الأخرى المرتبطة بالتوتر.

التعطيل DMN المهمة المرتبطة

دراسة استجابة DMN خلال الذاكرة العاملة (WM) يقدم مقاربة أخرى للتحقيق في وظيفة والخلل في هذه الشبكة وراء يستريح التزامن الدولة. هذا النهج، الذي يعكس طريقة أكثر القياسية التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (الرنين المغناطيسي الوظيفي)، ويقدم معلومات مختلفة عن استجابة لمطالب المهمة التي قد يكون لها أهمية سريرية 11. وقد وثقت الأبحاث السابقة أن المشاركين مع اضطراب ما بعد الصدمة سيوضح ضعف أداء WM ودرجة أكبر من تعطيل وDMN خلال المهام WM، ربما يعكس زيادة الجهد المعرفي 12-15. باليودنانوغرام WM باعتبارها تحديا FMRI ديها العديد من المزايا. على سبيل المثال، فإنه تنفصل موثوق عدة مناطق DMN الرئيسية، من يستريح إلى حالة نشطة. الأكثر ملاءمة لاضطراب ما بعد الصدمة والظروف النفسية الأخرى المرتبطة التوتر والمهام WM فك الارتباط موثوق MPFC، العقدة DMN الأمامية الرئيسية التي تشارك في مسارات حرجة dysregulated في اضطراب ما بعد الصدمة. وقد ثبت أيضا أن ينظم MPFC تصاعدي النشاط اللوزة، والمرجح ان يلعب دورا حاسما في تكييف الخوف 16. قد يكون تقييم النشاط MPFC أيضا متري مفيدة في مجال الرعاية السريرية في المستقبل. على سبيل المثال، في دراسة واحدة سابقة من ضباط الشرطة المصابين بصدمات نفسية، وزيادة التعرض النفسي النشاط MPFC وانخفض النشاط اللوزة أثناء استرجاع الذاكرة المؤلمة. وارتبطت هذه التغييرات تصوير الأعصاب مع انخفاض الأعراض PSTD 17. هذا المثيل من تعطيل وMPFC WM التي يسببها ما هو إلا مثال واحد للكيفية التي يمكن أن تطبق مقاييس تصوير الأعصاب إلى السكان السريرية، ومزيد من الاستكشافمن المكونات الأخرى DMN من المرجح أن تكون منطقة مثمرة من البحوث المستقبلية.

في هذا البروتوكول، يتم استخدام المهمة ن الخلفي من الذاكرة العاملة اللفظية. يستخدم المهمة ن يعود على نطاق واسع في مجال البحوث FMRI، ويوفر تفعيل موثوقة التنشيط التنفيذية والوضع الافتراضي المناطق التعطيل شبكة 18،19. وتشمل هذه المهمة ثلاثة عناصر، وهي مهمة 0 الظهير إلكتروني اليقظة، فإن المهمة 2-الخلفي من الذاكرة العاملة ويستريح خط الأساس للمقارنة. خلال المهمة اليقظة 0 مرة أخرى، والمشاركون الرد ب "نعم" عندما يكون الهدف محدد سلفا ساكن ("H" أو "h") ظهر و "لا" للالساكنة الأخرى باستخدام مربع ردا على زر اثنين بينما داخل الماسح الضوئي. يتم عرض ست كتل التحكم 0-9 الخلفي من الحروف الساكنة خلال هذه المهمة. خلال الظهير 2، يتم عرض سلسلة من الحروف الساكنة بصريا ل500 ميللي ثانية لكل منهما، مع فاصل interstimulus من 2،500 ميللي ثانية. جعل المشاركين ب "نعم" أو "لا"ردا على ذلك، بعد أن قدم كل ساكن، للإشارة إلى ما إذا كان هو نفسه أو مختلفة من الحرف الساكن قدمت اثنين سابقا في سلسلة (على سبيل المثال، ث، ن، ص، N، R، س، ص، ف، ن، ث، الخ. ، مع الإجابات الصحيحة المشار إليها في جريئة). خلال 2 الى الوراء، وستة سلسلة 45 ثانية من 15 الحروف الساكنة ترد. لأداء بنجاح يجب على المشاركين الحفاظ على مجموعة المعرفي تطالب يتضمن التخزين المؤقت المستمر فونيمي (أي. عقد الساكنة في الذاكرة على المدى القصير)، بروفة اصوتي فونيمي (أي. تكرار الحروف الساكنة دون توضيح بصوت عال)، والتنسيق التنفيذية. في كل من 0 - 2 كتل ومرة ​​أخرى، فإن معدل العرض هو نفسه، وتعرض 33٪ من الأهداف في أماكن عشوائية، والعشوائية القيمة لتشجيع الترميز اللفظي. ويرد يستريح خط الأساس 30 ثانية مع نقطة التقاطع التثبيت قبل كل كتلة 0 الظهير؛ ويستخدم هذا الأساس لsubsequمقارنات والأنف والحنجرة من النشاط المرتبط مهمة بالمقارنة مع خط الأساس خلال تحليل البيانات.

أخذت معا، وتشير البيانات التي موجودة توصيف النشاط DMN المرتبطة المهمة خلال مجموعة متنوعة من المهام قد تلعب دورا هاما في الاستخدام السريري للتحليل DMN الوظيفية. هناك مزايا أخرى لاستخدام WM باعتبارها تحديا FMRI في ظروف نفسية الإجهاد ذات الصلة. مماثلة ليستريح الربط الدولة، هناك نمط واضح من خلال تعطيل وDMN WM في الأفراد الأصحاء، مما يسهل المقارنة بين العينات السريرية. والصدمة WM أيضا محايدة، والتي قد تسبب أعراض اضطراب ما بعد الصدمة تجنب السريرية خلال المسح. ولهذا الأسلوب أيضا لديه القدرة على أن تكون وضعت في العلامات البيولوجية تصوير الأعصاب التي تعكس كيفية استجابة الدماغ للمطالب الخارجية في الإجهاد المرتبطة الاضطرابات النفسية.

DMN الربط الهيكلي

بينما التصوير وظيفية قادرة على وصف التغييرو في اتصال الدماغ أو النشاط المرتبطة بالتعرض الإجهاد، والنهج العملية لا تصف المسببات وراء تغيرات في الدماغ لوحظ. أساليب التصوير الهيكلي، مثل نشر الموترة التصوير (DTI)، قادرون على قياس وتحديد سلامة المادة البيضاء التي تربط مساحات مناطق الدماغ. زارة التجارة والصناعة هو النهج تصوير الأعصاب الهيكلية الأكثر شيوعا وتدابير سلامة المادة البيضاء على أساس متباين الخواص (أي الاتجاه) تدفق جزيئات الماء على امتداد مساحات المادة البيضاء، وتدفقات المياه في الغالب على طول مساحات المادة البيضاء (مقارنة عبرها). يتم التعبير عن هذا الاختلاف في تدفق الاتجاه كما تباين كسور (FA). ويعتقد أن درجة أقل من FA لتعكس التغيرات المجهرية في مساحات المادة البيضاء، والتي قد تكون مظاهر الإصابة العصبية من مجموعة متنوعة من الأسباب، بما في ذلك النتائج المترتبة على التعرض الإجهاد 4. من وجهة نظر الشبكة ونشاط الدماغ منسقة (أي يستريح حالة النشاط أو COORالنشاط المتصلة مهمة dinated) يجب أن تعتمد على اتصالات الهيكلية. في حالة النتائج DMN السابقة، والإصابة الهيكلية يضعف التواصل بين العقد DMN، مما يؤدي إلى انخفاض DMN اتصال وظيفية. وبالمثل، وزيادة أنماط من التعطيل قد يعكس الضرر الذي يستوجب المجهرية تجنيد مناطق القشرة أكبر من خلال الاستجابة المهمة. ذات الصلة إلى اضطراب ما بعد الصدمة وDMN، وقد أظهرت العديد من الدراسات انخفاض FA في حزمة الحزامي 20،21، والذي هو السبيل المادة البيضاء التي تربط الهياكل الحوفي رئيسية من الدماغ 22. فمن المرجح أن تدابير أكثر دقة باستخدام tractography (أي التي تتبع مباشرة مساحات المادة البيضاء على مستوى الخلايا العصبية) وسوف تكون قادرة على إلقاء الضوء على وجه التحديد التي تشارك ألياف المادة البيضاء في تعطل الشبكة. مزايا التصوير زارة التجارة والصناعة هو أنه من السهل نسبيا للحصول على كما أن هناك أية مهام المطلوبة لأداء في الماسح الضوئي.

في لبروتوكول النماذج التالية، يتم الجمع بين النهج العملية ليستريح اتصال وظيفية الدولة والكمي لتعطيل والناجم عن المهمة مع دراسة الربط الهيكلي باستخدام زارة التجارة والصناعة، من أجل تعيين هيكل DMN وظيفة وتتعلق هذه النتائج لشدة المرض والعوامل السريرية ذات الصلة في اضطرابات ما بعد الصدمة . نفذنا سابقا هذا النهج في المعرضة للصدمات صحية البالغين 18،23، ووجدت أن هذا البروتوكول يوفر طريقة مقنعة لتوصيف DMN أن يفسح المجال للتكيف لدراسة اضطرابات ما بعد الصدمة والإجهاد الأمراض النفسية الأخرى ذات الصلة.

Protocol

المشاركين المؤهلين توقيع مكتوبة، الموافقة المسبقة للمشاركة في مشروع بحثي. يتم تنفيذ البحوث في الامتثال للمبادئ التوجيهية المؤسسية والوطنية والدولية من أجل رفاهية الإنسان.

1. مشارك فحص وتشخيص مقابلات

  1. بعد الموافقة المسبقة، تنفيذ المقابلات التشخيصية للتأكد من تشخيص اضطرابات ما بعد الصدمة وشدة المرض. ملاحظة: تشمل هذه التدابير السريرية لمقابلة منظم DSM-IV-TR (SCID) 24 والطبيب تدار PTSD مقياس (CAPS) 25، وكذلك وضع امتحان Folstein ميني العقلية (MMSE) لتقييم الوضع 26 المعرفية.
  2. اطلب من المشاركين ملء جداول تقرير المصير ذات الصلة إلى التوتر والمزاج.
    ملاحظة: تشمل هذه الحياة الضغوطات المرجعية المعدلة (LSC-R) 27، الطفولة الصدمة استبيان (CTQ) 28، ينظر مقياس الضغط (PSS) 29 والجرد السريع من الاكتئاب أعراضق (QIDS-SR) 30.
  3. جدولة المشاركين المؤهلين للتصوير بالرنين المغناطيسي، حيث يصل المشاركون حوالي 1 ساعة قبل الدورة مقطعية، لاستعراض العناصر اللازمة للمسح الضوئي، مثل التصوير بالرنين المغناطيسي وسلامة إجراءات الدراسة.
  4. الحصول على البول والحمل (عند الاقتضاء)، واختبارات السموم قبل المسح.

2. تدريب المشاركين على تنفيذ المهمة N-الظهر

  1. تبدأ الجولة الأولى مع 0 الظهير اختبار إلكتروني اليقظة.
    1. إرشاد المشاركين للإشارة إلى "نعم" لهدف ساكن ("ح" أو "H") عن طريق مربع اثنين زر الرد و "لا" لجميع الحروف الساكنة الأخرى.
    2. تظهر المشارك 9 الساكنة ل500 ميللي ثانية لكل منهما، مع الوقت interstimulus من 2،500 مللي، ليصبح المجموع 27 ثانية، ونطلب منهم أن تستجيب وفقا لتوجيهات أعلاه. ملاحظة: سيتم عرض الحرف الساكن الهدف 4 مرات داخل كل كتلة 0 الظهير.
  2. المقبل، وممارسة المشاركين للبا 2اختبار المسيخ.
    1. إرشاد المشاركين لتقديم "نعم" أو "لا" ردا على مربع ردا على زر اثنين، بعدما قدم كل ساكن، للإشارة إلى ما إذا كان هو نفسه أو مختلفة من الحرف الساكن قدمت اثنين مسبقا في السلسلة.
    2. تظهر المشارك سلسلة من 15 الحروف الساكنة، لمدة 500 ميللي ثانية لكل منهما، مع فاصل interstimulus من 2،500 ميللي ثانية، أي ما مجموعه 45 ثانية. ملاحظة: يتم عرض الحوافز الهدف 5 مرات.
  3. تدريب المشاركين على تنفيذ المهمة ن الظهير خارج الماسح الضوئي، حتى يصل أدائهم> 75٪ الصحيح على المكون 2 الظهر. ملاحظة: يمكن أن يكون آليا المعلمات أعلاه باستخدام برنامج عرض الحوافز (انظر جدول المواد / المعدات).

3. التصوير بالرنين المغناطيسي اقتناء

  1. يكون التغيير المشارك في الملابس MRI-متوافق، وتقديمهم داخل غرفة التصوير بالرنين المغناطيسي 3 تسلا الماسح الضوئي. يكون لهم ارتداء سدادات لحماية السمع، ثم تستلقي في محفة أن فيلل التحرك في نهاية المطاف لهم في منتصف آلة التصوير بالرنين المغناطيسي.
    1. وضع وسائد حول رؤوسهم لتقليل حركة الرأس. تزويدهم مربع استجابة متوافقة مع التصوير بالرنين المغناطيسي للمهمة الذاكرة العاملة ن مرة أخرى، والضغط لمبة لوقف الفحص في حالة الطوارئ، ووضع مقياس التأكسج النبض على اصبعهم لرصد وتسجيل فيزيولوجي.
    2. وضع رئيس لفائف 32 قناة وشاشة العرض على رأس المشاركين، ونقلها إلى منتصف الماسح الضوئي.
  2. ضمان المشارك هو مريح ويمكن أن نرى على الشاشة، ومن ثم تبدأ دورة التصوير بالرنين المغناطيسي. تبدأ مع اكتساب عالية الدقة (1 مم 3) مسح الدماغ التشريحية. أدخل المعلمات التصوير بالرنين المغناطيسي عالية الدقة على وحدة الماسح الضوئي في وقت الصدى (TE) = 2.98 ميللي ثانية، التكرار الوقت (TR) = 1،900 ميللي ثانية، ومجال الرؤية (فوف) = 256 مم 2 والمصفوفة حجم 64 ملم 2 في 1 شرائح. بدء اقتناء التصوير بالرنين المغناطيسي عن طريق الضغط على زر "تشغيل" على المسح الضوئيوحدة التحكم نير.
  3. تعيين FMRI الصورة BOLD المعلمات الاستحواذ على وحدة الماسح الضوئي كما TR = 2،500 ميللي ثانية، TE = 28 مللي ثانية، فوف = 192 مم 2، ومصفوفة حجم 64 ملم 2 في 3 شرائح المحوري.
  4. المقبل، الحصول على صور الرنين المغناطيسي الوظيفي على الذاكرة العاملة، وذلك باستخدام اختبار ن الظهر (انظر القسم 2) مع المعلمات التالية:
    1. تقديم 30 ثانية خط الأساس تثبيت الصليب، للمريض، قبل كل الكتل 0 الظهير باستخدام برنامج عرض الحوافز. ملاحظة: هذا سوف يوفر الأساس للمقارنة ل0 الأخرى - وكتل 2 ظهر خلال تحليل البيانات.
    2. مشروع الإرشادات للمريض لمدة 3 ثوانى قبل كل 0 أو المهمة 2 الظهير باستخدام برنامج عرض الحوافز.
    3. في المجموع، تشمل ثلاث 0-2 الظهر والظهير أجزاء جنبا إلى جنب مع اثنين من كتل الأساس، في اثنان أشواط التصوير، وقدمت من أجل مكافحة متوازنة.
  5. اضغط على "تشغيل" على وحدة التصوير بالرنين المغناطيسي الماسح الضوئي للبدء.
  6. بعد الانتهاء من ن مرة أخرى، وضمانمشارك هو مريح وعلى استعداد للمضي قدما. يأمرهم أن كتلة الباقي هو القادم، ونقول لهم لا تغفو. استخدام برنامج عرض الحوافز لعرض عبر التثبيت التي تظهر على الشاشة.
  7. الحصول على الصور يستريح دولة لل4 دقيقة القادمة، وذلك باستخدام نفس الإعدادات FMRI كما استخدمت للحصول على الصور ن الظهر (انظر 3.3)، عن طريق الضغط على "المدى" على وحدة التصوير بالرنين المغناطيسي الماسح الضوئي.
  8. كرر الخطوات من 3.4. و3.5. قبل كل مقطع جديد، اطلب من المشاركين إذا كانت مريحة وإذا كانوا قادرين على الاستمرار. إذا كانوا قادرين، لا تزال البروتوكول. إذا لم تكن كذلك، وقفة الماسح الضوئي التصوير بالرنين المغناطيسي وإجراء تعديلات للراحة حسب الحاجة.
  9. المقبل، ونقول للمشارك أن الماسح الضوئي يمكن أن تهتز خلال تسلسل المقبل، ويأمرهم بإغلاق أعينهم والاسترخاء قدر المستطاع في الماسح الضوئي. ثم الحصول على تسلسل زارة التجارة والصناعة عن طريق الضغط على زر "تشغيل" على وحدة الماسح الضوئي.
  10. تعيين المعلمات زارة التجارة والصناعة الحصول على الصور في يخدع الماسح الضوئيالوحيد لتدور مزدوجة بالصدى مستو نشر الصور الموزون (دوى)، مع التدرجات نشر تطبيقها في 64 الاتجاهات غير متداخلة (ب = 1،000)، دوى واحد لكل اتجاه الانحدار و 10 غير مرجح (ب = 0) وصور التطبيع، TR = 10،060 ميللي ثانية، TE = 103 ميللي ثانية، فوف = 226 مم، 128 ​​2 مصفوفة، شريحة سمك = 1.8 ملم، مع أصداء جزئية والاستيفاء جرا.
  11. إزالة مشارك من الماسح الضوئي، والاستفسار عن كيفية ذهب الدورة. الإجابة على أية أسئلة قد تكون لديهم، ونشكرهم على مشاركتهم. أن يكون الكمبيوتر ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي إرسال بريد DVD مع صور المشاركين وتسجيل البيانات الفسيولوجية لاحقة يحلل.

4. تحليل البيانات

  1. تجهيزها البيانات
    1. باستخدام FMRI برامج معالجة، وإعادة بناء البيانات الخام إلى 3D + الوقت مجموعات البيانات، وسجل لسلسلة المجلد الخامس من السلسلة الأولى، للحد من حركة القطع الأثرية وتسفر المعلمات تصحيح الحركة. تطبيق ممر الموجة تصفية (0.009-،08 هرتز) لعزل مجال التردد DMN والحد من التأثيرات السلبية لعدم الانجراف التردد والضوضاء عالية التردد. ملاحظة: يجب أن المتغيرات ازعاج لكل فوكسل تشمل متوسط ​​البطين والمادة البيضاء السلاسل الزمنية فضلا عن 6 تقديرات معلمة من حركة الرأس؛ وينبغي أن تشمل هذه التقديرات كل من القيم وتهين المشتقة. يجب إزالة دوام توقع المتغيرات ازعاج من السلسلة الزمنية فوكسل الكامل لتسفر عن "المتبقية" بيانات السلاسل الزمنية لاستخدامها في وقت لاحق يحلل الارتباط 31.
    2. البيانات على نطاق وتطبيع كثافة داخل المدار، والبيانات ناعمة حتى 4 مم العرض الكامل نصف كحد أقصى (FWHM) نواة جاوس. فرض رقابة على الصور مع أكبر من 1.5 ملم النزوح من مجموعة البيانات 32. لا يؤدون الانحدار إشارة العالمية (GSR) منذ GSR يمكن أن تؤثر في العلاقات المتبادلة يستريح بيانات حالة 33،34.
  2. يستريح تحليلات الربط الدولة
    1. استخدام الإقليم البذور يحلل اتصال لتقييمالعلاقة بين بداهة تعريف المناطق لتقييم الربط وظيفية 11. ملاحظة: بذور المدرجة هي العقد الرئيسي الأمامي والخلفي من DMN، وMPFC وPCC، على التوالي. الإحداثيات وظيفية من هذه المواقع هي متفوقة عموما إلى مواقع محددة أطلس 35.
    2. استخراج متوسط ​​سلسلة زمنية BOLD من هذه البذور وإجراء تحليل الارتباط كامل الدماغ. تحويل القيم R علائقية لعشرات Z 36 لاحقة اختبار الفرضية.
      1. مقارنة قيم Z بين الجماعات على أساس فوكسل بواسطة فوكسل لتقييم اختلافات كبيرة في الربط الوظيفي بين اضطراب ما بعد الصدمة والضوابط كمقياس النتيجة الأولية. عتبة هذه النتائج على أهمية الذيل يومين في ع <0.05، وذلك باستخدام لأسرة والحكمة (أي الكتلة) تصحيح الخطأ. ملاحظة: يتم إنشاء تصحيح الكتلة باستخدام محاكاة مونت كارلو لتقدير احتمال مجموعات إيجابية كاذبة. استخدام القاعده الإحصائيةمللي لحساب التصحيح العنقودية بوصفها وظيفة من مجال الرؤية، والقرار، نعومة، وشدة الإشارة على المستوى فوكسل الفردية 37.
    3. لتقييم العلاقة بين الأعراض السريرية ونتائج التصوير، وإجراء متابعة التحليلات التي تشمل العلاقات المتبادلة بين عشرات مقياس التصنيف ومتوسط ​​Z عشرات من التواصل بين المناطق DMN. وتشمل العلاقة يحلل هذا الحساب للحصول على معلومات الديموغرافية ذات الصلة، مثل شدة الاكتئاب، وإصابات الدماغ، فضلا عن التعليم والمتغيرات الأخرى المرتبطة بها.
  3. تحليلات تعمل الذاكرة
    1. استخدام برامج معالجة FMRI إلى ما قبل عملية البيانات وGLM فوكسل القائم لقياس النشاط مهمة محددة في كل فوكسل الدماغ من مجموعات البيانات الفردية 11،31. ملاحظة: المتغيرات المستقلة في GLM هي بالطبع الزمنية للراحة و0 - 2 ومهام الظهير (بما في ذلك التحولات الدورة الدموية غرار بوصفها وظيفة غاما) والمتغيرات (الانجراف الخطية ومراقبةد الحركة)، مع إشارة BOLD على مر الزمن كمتغير تابع.
    2. متوسط ​​الناتج GLM الأوزان بيتا في مختلف المناطق DMN المحدد. ملاحظة: بلغ متوسط ​​هذه الردود ن مرة أخرى من قواعد البيانات على المستوى الفردي بمثابة المقياس الأساسي لنشاط الدماغ في التحليلات الإحصائية على مستوى المجموعة لاحقة.
    3. استخدام تحليل التباين المشترك لفحص الاختلافات على مستوى المجموعة بين اضطراب ما بعد الصدمة PTSD وغير الجماعات وتقدير الآثار المترتبة على صعوبة المهمة (أي مقارنات من خلال النشاط 0 - 2 مقابل مهام الظهير) في كل منطقة DMN؛ وتشمل أيضا تحليلات للأي خطوات السيطرة الإحصائية ذات الصلة على النحو المطلوب خلال يستريح يحلل الدولة في 4.2.
  4. الربط الهيكلي عن طريق زارة التجارة والصناعة
    1. تجهيزها
      1. باستخدام برامج معالجة زارة التجارة والصناعة، وشارك في تسجيل نشر غير (أي ب = س) صور لتصحيح الحركة الفنية، واستخدام كصورة تطبيع للصور المرجحة نشر اللاحقة. استخدام التحول أفيني 12 معلمةلتسجيل الصور المرجحة نشر لحساب الحركة والتحف الدوامة الحالية.
      2. تأكد من أن ناقلات التدرج لكل اتجاه نشر وتناوب لحساب التحولات قبل النموذج المناسب. حساب الدرجة الثانية نشر الموترة في فوكسل من نشر المخففات إشارة المرجح باستخدام غير الخطية مقيدة المناسب إجراء 38.
      3. استخدام الصور المرجحة نشر لحساب القيمة الذاتية، بالمتجه الذاتي والخرائط تباين كسور من نشرها.
    2. استخدام البرمجيات tractography لقياس سلامة من حزمة الحزامي. تستخدم الأطالس القياسية لاختيار المنطقة البذور، مثل تلك التي موري وآخرون 39 و كاتاني ودي Schotten 40. تحديد tractography الناتجة من خلال منطقة خط الوسط استبعاد لإزالة الألياف عبور بين نصفي الكرة الأرضية. حساب متوسط ​​FA واقتفاء أثرها، وانتشارية المحوري شعاعي لجميع voxels التي يمر حزمة الحزامي
    3. استخدام النموذج المختلط ANOVA لكل تدبير نشرها، مع نصف الكرة كمتغير غضون الموضوع، لمقارنة الفروق بين مجموعة اضطرابات ما بعد الصدمة والمشاركين غير اضطراب ما بعد الصدمة، والسيطرة إحصائيا لعوامل أخرى، مثل شدة الاكتئاب، وتعاطي المخدرات، والمصرف التجاري العراقي خفيفة والتعليم والديمغرافية المتغيرات باستخدام ANCOVA.

النتائج

وتستند نتائج ممثلة على البيانات التي تم جمعها باستخدام النهج نفسه في التصوير اثنين من عينات مختلفة من الأفراد الذين لديهم تاريخ من الصدمة وسوء المعاملة في مرحلة الطفولة، ولكن من دون اضطراب ما بعد الصدمة 21،22. كشفت نتائج يستريح اتصال وظيفية الدولة يحلل نمط المكا...

Discussion

في خطوتين الأكثر أهمية بالنسبة لنجاح تنفيذ البروتوكول تصوير الأعصاب يتم التقاط بدقة حالة الراحة والعمل آثار الذاكرة.

من الناحية النظرية، واقتناء الصور حالة الراحة واضح ومباشر. حيث لا يوجد لأداء المهمة، وغالبا ما يصف المجربون نش...

Disclosures

The authors have no conflicts of interest to disclose relevant to the content of this manuscript. Both Dr. Philip and Ms. Carpenter are US Government Employees.

Acknowledgements

وأيد جيل من بيانات تمثيلية من قبل المعاهد الوطنية للصحة منح R01HL084178، 5R01MH068767-08، والمنح المقدمة من بنى مرفق البحوث التصوير بالرنين المغناطيسي ومؤسسة ولاية رود آيلاند. VA المسؤولية الاجتماعية للشركات والتطوير غرانت 1 IK2 CX000724-01A2 يؤيد وضع البروتوكولات ومزيد من العمل. نشكر جميع المشاركين لدينا.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
3T TIM TRIOSiemens3T MRI 
MRI-compatible pulse oxymeterSiemensmodel # 07389567
Analysis of Functional NeuroimagingNIHhttp://afni.nimh.nih.gov/Data analysis software package
EprimePsychology Software Tools, LLChttp://www.pstnet.com/eprime.cfmStimulus presentation software
SlicerBrigham and Women's Hospitalhttp://www.slicer.org/Probabilistic tractography software

References

  1. Raichle, M. E., et al. A default mode of brain function. Proc Natl Acad Sci U S A. 98, 676-682 (2001).
  2. Fransson, P. How default is the default mode of brain function? Further evidence from intrinsic BOLD signal fluctuations. Neuropsychologia. 44, 2836-2845 (2006).
  3. Fransson, P., Marrelec, G. The precuneus/posterior cingulate cortex plays a pivotal role in the default mode network: Evidence from a partial correlation network analysis. Neuroimage. 42, 1178-1184 (2008).
  4. Conrad, C. D., et al. Chronic glucocorticoids increase hippocampal vulnerability to neurotoxicity under conditions that produce CA3 dendritic retraction but fail to impair spatial recognition memory. J Neurosci. 27, 8278-8285 (2007).
  5. Patel, R., et al. Disruptive effects of glucocorticoids on glutathione peroxidase biochemistry in hippocampal cultures. J Neurochem. 82, 118-125 (2002).
  6. Bluhm, R. L., et al. Alterations in default network connectivity in posttraumatic stress disorder related to early-life trauma. J Psychiatry Neurosci. 34, 187-194 (2009).
  7. Lanius, R. A., et al. Default mode network connectivity as a predictor of post-traumatic stress disorder symptom severity in acutely traumatized subjects. Acta Psychiatr Scand. 121, 33-40 (2010).
  8. Sripada, R. K., et al. Neural dysregulation in posttraumatic stress disorder: evidence for disrupted equilibrium between salience and default mode brain networks. Psychosom Med. 74, 904-911 (2012).
  9. Greicius, M. D., et al. Functional connectivity in the resting brain: a network analysis of the default mode hypothesis. Proc Natl Acad Sci U S A. 100, 253-258 (2003).
  10. Fox, M. D., Greicius, M. Clinical applications of resting state functional connectivity. Front Syst Neurosci. 4, 19 (2010).
  11. Sweet, L. H., et al. Effects of nicotine withdrawal on verbal working memory and associated brain response. Psychiatry Res. 183, 69-74 (2010).
  12. Samuelson, K. W., et al. Neuropsychological functioning in posttraumatic stress disorder and alcohol abuse. Neuropsychology. 20, 716-726 (2006).
  13. Vasterling, J. J., et al. Attention and memory dysfunction in posttraumatic stress disorder. Neuropsychology. 12, 125-133 (1998).
  14. Yehuda, R., et al. Learning and memory in combat veterans with posttraumatic stress disorder. Am J Psychiatry. 152, 137-139 (1995).
  15. Moores, K. A., et al. Abnormal recruitment of working memory updating networks during maintenance of trauma-neutral information in post-traumatic stress disorder. Psychiatry Res. 163, 156-170 (2008).
  16. Rougemont-Bucking, A., et al. Altered processing of contextual information during fear extinction in PTSD: an fMRI study. CNS Neurosci Ther. 17, 227-236 (2011).
  17. Peres, J. F., et al. Police officers under attack: resilience implications of an fMRI study. J Psychiatr Res. 45, 727-734 (2011).
  18. Philip, N. S., et al. Early life stress is associated with greater default network deactivation during working memory in healthy controls: a preliminary report. Brain Imaging Behav. 7, 204-212 (2013).
  19. Sweet, L. H., et al. Imaging phonological similarity effects on verbal working memory. Neuropsychologia. 46, 1114-1123 (2008).
  20. Abe, O., et al. Voxel-based diffusion tensor analysis reveals aberrant anterior cingulum integrity in posttraumatic stress disorder due to terrorism. Psychiatry Res. 146, 231-242 (2006).
  21. Kim, S. J., et al. Asymmetrically altered integrity of cingulum bundle in posttraumatic stress disorder. Neuropsychobiology. 54, 120-125 (2006).
  22. Vogt, B. A., et al. Functional heterogeneity in cingulate cortex: the anterior executive and posterior evaluative regions. Cereb Cortex. 2, 435-443 (1992).
  23. Philip, N. S., et al. Decreased default network connectivity is associated with early life stress in medication-free healthy adults. Eur Neuropsychopharmacol. 23, 24-32 (2013).
  24. First, M. B., Spitzer, R. L., Gibbon, M., Williams, J. B. W. . Structured Clinical Interview for Axis I DSM-IV Disorders. , (1994).
  25. Blake, D. D., et al. The development of a clinician-administered PTSD scale. J Trauma Stress. 8, 75-90 (1995).
  26. Folstein, M. F., et al. Mini-mental state'. A practical method for grading the cognitive state of patients for the clinician. J Psychiatr Res. 12, 189-198 (1975).
  27. Wolfe, J. W., Kimerling, R., Brown, P. J., Chrestman, K. R., Levin, K. . Psychometric review of The Life Stressor Checklist-Revised. , (1996).
  28. Bernstein, D. P., Fink, L. . Childhood trauma questionnaire: a retrospective self-report. , (1998).
  29. Cohen, S., et al. A global measure of perceived stress. J Health Soc Behav. 24, 385-396 (1983).
  30. Rush, A. J., et al. The 16-item quick inventory of depressive symptomatology (QIDS), clinician rating (QIDS-C), and self-report (QIDS-SR): A psychometric evaluation in patients with chronic major depression. Biol Psychiatry. 54, 573-583 (2003).
  31. Reynolds, R. AFNI program: afni_proc.py. http://afni.nimh.nih.gov/pub/dist/doc/program_help/afni_proc.py.html. , (2006).
  32. Posner, J., et al. Antidepressants normalize the default mode network in patients with dysthymia. JAMA Psychiatry. 70, 373-382 (2013).
  33. Murphy, K., et al. The impact of global signal regression on resting state correlations: are anti-correlated networks introduced. Neuroimage. 44, 893-905 (2009).
  34. Saad, Z. S., et al. Trouble at rest: how correlation patterns and group differences become distorted after global signal regression. Brain Connect. 2, 25-32 (2012).
  35. Shirer, W. R., et al. Decoding subject-driven cognitive states with whole-brain connectivity patterns. Cereb Cortex. 22, 158-165 (2012).
  36. Fisher, R. A. Frequency distribution of the values of the correlation coefficient in samples of an indefinitely large population. Biometrika. 10, 507-521 (1915).
  37. Cox, R. W. AFNI program: 3dClustSim. http://afni.nimh.nih.gov/pub/dist/doc/program_help/3dClustSim.html. , (2010).
  38. Smith, S. M., et al. Tract-based spatial statistics: voxelwise analysis of multi-subject diffusion data. Neuroimage. 31, 1487-1505 (2006).
  39. Mori, S., Wakana, S., Nagae-Poetscher, L. M., van Zijl, P. C. M. . MRI Atlas of Human White Matter. , (2005).
  40. Catani, M., Thiebaut de Schotten, M. A diffusion tensor imaging tractography atlas for virtual in vivo dissections. Cortex. 44, 1105-1132 (2008).
  41. Sweet, L. H., et al. Default network response to a working memory challenge after withdrawal of continuous positive airway pressure treatment for obstructive sleep apnea. Brain Imaging Behav. 4, 155-163 (2010).
  42. Cole, D. M., et al. Advances and pitfalls in the analysis and interpretation of resting-state FMRI data. Front Syst Neurosci. 4, 8 (2012).
  43. Power, J. D., et al. Spurious but systematic correlations in functional connectivity MRI networks arise from subject motion. Neuroimage. 59, 2142-2154 (2012).
  44. Satterthwaite, T. D., et al. Impact of in-scanner head motion on multiple measures of functional connectivity: relevance for studies of neurodevelopment in youth. Neuroimage. 60, 623-632 (2012).
  45. Van Dijk, K. R., et al. The influence of head motion on intrinsic functional connectivity MRI. Neuroimage. 59, 431-438 (2012).
  46. Philip, N. S., et al. Regional homogeneity and resting state functional connectivity: associations with exposure to early life stress. Psychiatry Res. 214, 247-2453 (2013).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

89

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved